脲醛树脂的合成与应用实验报告.docx

脲醛树脂的合成与应用
实验目的
学习脲醛树脂的合成原理及方法;
了解脲醛树脂的应用。
实验原理
脲醛树脂简介
商品名Beetle。又称尿素甲醛树脂，简称UF,平均分子量约10000 尿素与37%甲醛水溶液在酸或碱的催化下可缩聚得到线性脲醛低聚物， 工业上以碱作催化剂,95C左右反应，甲醛/〜 ，以保证树脂能固化。反应第一步生成一和二羟甲基脲，然后羟 甲基与氨基进一步缩合，得到可溶性树脂，如果用酸催化，易导致凝 胶。产物需在中性条件下才能贮存。线性脲醛树脂以氯化铵为固化剂 时可在室温固化。模塑粉则在 130〜160C加热固化，促进剂如硫酸 锌、磷酸三甲酯、草酸二乙酯等可加速固化过程。脲醛树脂主要用于 制造模压塑料，制造日用生活品和电器零件，还可作板材粘合剂、纸 和织物的浆料、贴面板、建筑装饰板等。由于其色浅和易于着色，制 品往往色彩丰富瑰丽。
脲醛树脂成本低廉，颜色浅，硬度高，耐油，抗霉，有较好的绝 缘性和耐温性，但耐候性和耐水性较差。它是开发较早的热固性树脂
之一。1924年，英国氰氨公司研制,1928年始出售产品，30年代中 期产量达千吨，。
制作塑料制品所用的脲醛树脂的数量仅占总产量的 10注右。在
甲醛与尿素的摩尔比较低的情况下制得的脲醛树脂，与填料（纸浆、 木粉）、色料、润滑剂、固化剂、稳定剂（六亚甲基四胺、碳酸铵）、 增塑剂（脲或硫脲）等组分混合，再经过干燥、粉碎、球磨、过筛， 即得脲醛压塑粉。压制脲醛塑料的温度140〜150C、压力25〜35MPa 压制时间依制品的厚度而异，一般为 10〜60mi n。塑料制品主要是电 气照明设备和电话零件等。
脲醛树脂一般为水溶性树脂，较易固化，固化后的树脂无毒、无色、 耐光性好，长期使用不变色，热成型时也不变色，可加入各种着色剂 以制备各种色泽鲜艳的制品。
脲醛树脂坚硬，耐刮伤，耐弱酸弱碱及油脂等介质，价格便宜， 具有一定的韧性，但它易于吸水，因而耐水性和电性能较差，耐热性 也不咼。
脲醛树脂合成机理比较复杂，一般认为分以下两步进行：
1）反应物为初期中间体尿素和甲醛在中性或微碱性介质中生成较稳
定的一羟甲基脲、二羟甲基脲等：
0
0
II
II
H2NCONH2 +HCH-
j HOCH^H—C—NH2
0
0
0
II
li
II
—C—NH2 +HCH ——> HOCH2NH—C—
2)缩聚反应(树脂化)羟甲基脲中含有活泼的羟甲基，可进一步缩 ，所以调节在微酸介质 中，羟甲基脲和未反应的尿素、羟甲基与羟甲基之间进行亚甲基化反 应，典型的反应有
HOCH2NHCONH2 + HOCH^NHCONH^ —^HOCH^NHCONHCH^NHCONHj + H30
HN—CH2OH
CONH3 +
HOCH? - NH

HN —CHQCH2NH
CONH2 conhch2oh
o
[1
—HCH
►
HN—CH2NH
conh? conhch2oh
还有甲醛和亚氨基之间的缩合，可生成低交联度的线型脲醛树脂，
加热或加入固化剂能加速
反应的进行，羟甲基和氨基能进一步缩合，交联成体型网状结构
L 尿素与甲醛摩尔比为1:1, 6-2为宜。
尿素分次加入可增加甲醛与尿素反应的机会，减 少游离的甲醛.
3・严格控制反应过程中的PH值及反应温度。
，出现冻胶应立即采 取补救措施：
(1 )使反应液降温
(2 )加入适量的甲醛水溶液稀释树脂
(3)加入适量的氢氧化钠水溶液，
三） 实验步骤及现象
实验步骤：
实验现象：
1）碱性加成阶段在装有回流冷凝器、温 度计、搅拌磁子的250 m三颈烧瓶中， 注入15m质量分数为37%甲醛水溶 液，开启搅拌器加热搅拌至30~0保温。
甲醛溶液粘度渐渐变小；
闻到刺鼻气味；
2）加入尿素5 g,,按2: 1质量比，分二 次投料，慢慢加入第一批尿素溶液， 等全部溶解后，缓慢升温到70C，反 应l5min .保温结束后，加入第一批尿 素溶液，缓慢升温到90 C，保温反应 30 min， 乳白色悬浮液。
尿素在溶液中缓慢溶解，第
二批尿素溶解速率大于第 一批尿素；
至大约90度时，溶液渐变为
白色悬浮液；
3）把白色悬浮液倒入纸杯中，加入5g填
料，充分搅拌均匀
填料充分浸润、分散；
混合物粘稠度变咼；
4）加入2m磷酸，搅拌均匀后，静置
10mi n,得到